D80是2005年4月发售的D70s的后继机种，是一款使用APS-C尺寸（DX格式）感光元件的数码单反相机，其有效像素由D70s的610万像素上升到1020万像素，与尼康的准专业数码单反D200相同。感光度则与D200相同，支持ISO 100～3200。连拍能力为每秒3张，并且可以连续拍摄100张（JPEG格式、画质普通、最大分辨率时），使用RAW格式则可以连续拍摄6张。D80的自动对焦系统也采用了与D200相同的“Multi CAM1000 自动对焦模块”。由D70s的5点对焦升级为11点对焦。另外自动对焦驱动的算法也经过改进，对焦精度和动态捕捉、追尾能力均有所提高。此外海增加了可以对画面内主要被摄物体进行识别并对焦的“AUTO AREA AF MODE”。

D80的测光则采用了“3D-RGB多区域测光II”技术，使用一块420分区的RGB传感器，能够识别被摄物体的颜色，然后实现高精度的测光。此外D80的曝光评荐算法继承自D2Xs和D200，能够对高光部分的亮度及大小做出正确的监测和计算，并给出精确的曝光值。

　　由于采用了新的图像处理引擎，D80能够在感光元件输出模拟信号的阶段就进行优化，并经过高精度演算，进行色相调整和减低噪点，表现出更自然的画面。另外D80所有的信号处理也经过高速化处理，以求更加节电。启动时间从D70s的0.2秒缩短到0.18秒。

　D80的快门使用完全机械式快门，比D70s的电子/机械混合式更可靠，快门速度为30～1/4000秒，最高闪光同步时间缩减为1/200秒。内置的探出式闪光灯指数为GN13，对应i-TTL闪光测光，可以覆盖18mm的广角，并且可以发射造型光。与尼康外接闪光灯SB-800和SB-600配合使用时，可以支持“创意闪光模式”。

　　取景器方面，D80不再使用D70s上的五棱反光镜，而使用了新的玻璃五棱镜，大大提高了明亮度和效果。视野率达到约95%，而放大倍率也由D70s的约0.75倍增加到约0.94倍。眼点高度也和D200同样是18mm到19.5mm。对焦屏采用B型明亮磨砂屏II，可以显示构图辅助线。D80的液晶屏也升级为23万像素2.5英寸液晶屏，上下左右视野均达到了170度，并附有液晶屏保护罩BM-17。

　　D80在菜单中增加了照片修正和编辑菜单，可以直接在机器上对照片进行诸如补光（D-Lighting功能），改变黑白、数字滤镜效果、缩小照片、修正红眼、剪裁和画像合成等等操作。　D80的纪录媒体采用SDHC/SD卡，这也是继D50之后尼康公司第二款使用SD卡的数码单反相机。电池则采用与D200相同的EN-EL3e，据尼康公司宣称D80使用EN-EL3e可以连续拍摄2700张照片，另外D70s的EN-EL3a电池无法在D80上使用。D80还可以配备专用的电池手柄MB-D80。该手柄配备有有竖排快门和操控轮，可以容纳1块或2块EN-EL3e，或者6节AA电池。

　　尼康D80机身外形尺寸132×103×77mm，不含电池和存储卡的重量为585g。